Hvor længe holder hukommelsen? Til formhukommelseslegeringer, jo længere jo bedre

Kendt for mange som muskeltråd eller memory metal, formhukommelseslegeringer er materialer, der kan bøjes eller deformeres, og derefter vende tilbage til deres oprindelige form, når der påføres varme. Mens folk er mest fortrolige med materialet i "uknuselige" brillestel, disse legeringer bruges også som vibrationsdæmpere, aktuatorer, og sensorer i højteknologiske applikationer som rumfarts- og bilindustrien, hospitalsudstyr, og civilingeniør.

Varmepumpesystemer er en anden potentiel anvendelse til formhukommelseslegeringer, drage fordel af deres elastokaloriske effekt, hvilket er en køleeffekt, der opstår, når legeringen påvirkes cyklisk af mekaniske kræfter. Forskere ved Ames Laboratory mener, at varmepumpesystemer designet på den måde kan føre til grønnere, mere energieffektive HVAC- og kølesystemer end de nuværende gaskompressionsmodeller.

For den ansøgning, formhukommelseslegeringer skal "huske" deres oprindelige form mere præcist, i længere tid, gennem mange gentagne cyklusser.

"Anvendelsen af ​​formhukommelseslegeringer (SMA) er afhængig af det, der kaldes martensitisk faseovergang, som overfører varme frem og tilbage mange gange, ideelt uden nogen forringelse af varmecyklussen, såsom revner, " sagde Lin Zhou, en videnskabsmand ved Ames Laboratory. "For at forstå, hvorfor den nedbrydning sker, og finde måder at forbedre SMA'er til applikationer i den virkelige verden, vi skal se på mikrostrukturen af ​​disse materialer."

Forskerne sammenlignede to kobberbaserede SMA'er af samme sammensætning, men fremstillet forskelligt - efter udglødning, prøverne blev afkølet med forskellige hastigheder. Derefter blev begge prøver opvarmet inde i transmissionselektronmikroskopet (TEM), så forskerne kunne observere den martensitiske faseovergang i realtid.

Den hurtigt afkølede prøve transformeredes ved en lavere temperatur og med bedre "hukommelse" end den langsommere afkølede prøve. Forskere tilskrev dette til dannelsen af ​​små nikkelrige prikker, der dukkede op i den langsomt afkølede prøve, hvilket ændrede faseovergangsvejen og påvirkede legeringens ydeevne negativt.

"Disse Ni-rige præcipitater ændrer matrixlegeringssammensætningen og gør faseovergang sværere at vende, energisløjfen er således mindre pålidelig, " sagde Zhou. "Det er denne form for indsigt, der vil hjælpe os med at fremstille bedre SMA'er."

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "In-situ TEM-analyse af fasetransformationsmekanismen af ​​en Cu‒Al‒Ni formhukommelseslegering, "forfattet af Tae-Hoon Kim, Gaoyuan Ouyang, Jonathan D. Poplawsky, Matthew J. Kramer, Valery I. Levitas, Jun Cui, og Lin Zhou; og udgivet i Journal of Alloys and Compounds .